2022年课程设计方案说明书改 .pdf

个人资料整理仅限学习使用课程设计说明书杠杆零件及夹具说明书设计者：张鑫学院：机械学院班级：机自1105 学号： 0401110533 完成时间： 2018.7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用目录一、零件的分析3 一）零件的作用3 二）零件的分析3 二、工艺规程设计4 一）确定毛坯的制造形式4 二）制定工艺路线4 三） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 四）确定主要切削用量及基本工时 6 三、夹具设计15 一）问题的提出15 二）夹具设计15 三）夹具优缺点分析16 四、小结17 五、参考文献18 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用一、零件的分析一）零件的作用题目所给的零件是自动车床上的杠杆见附图），它位于自动车床的自动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。二）零件的工艺分析杠杆共有四组加工表面，现分述如下：1以 20H7mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个20H7mm 的孔及其倒角，粗糙度为Ra1.6；尺寸为 40mm 且与孔20H7mm 相垂直的两个平面，粗糙度为Ra3.2。2以 12mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个12mm 的孔及 M12深 11 的螺纹；与孔 12mm相垂直的两个宽度为34 的平面，粗糙度为Ra3.2。3宽度为 22 的凹槽，宽度为28 的两个内侧平面4宽度为 24 的凹槽，宽度为32 的两个内侧平面，宽度为,40 的两个外侧平面。由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它们为精准加工其它表面。另外，该零件结构简单，工艺性好。二 、工艺规程设计一）确定毛坯的制造形式零件的材料为球墨铸铁HT150 。考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件应该达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为灰铸铁HT150用机器造型 , 金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺, 分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 : 1. 20孔外端面的加工余量 ( 加工余量的计算成本长度为44 加工余量计算表如下 : 工序加工尺寸及公差铸件毛坯( 20 二端面尺寸 44 粗铣二端面半精铣两端面加工前尺寸最大48 46 最小46 44 加工后尺寸最大4846 44 最小4846 44 加工余量 按照金属机械加工工艺人员手册表12-2，取毛坯的单边加工余量Z=0.5mm,铸件尺寸精度等级为9，固偏差为 1。(2半精铣余量 : 单边为Z=0.7mm ，粗铣加工余量：分两次走刀，单边加工余量为Z=1.5mm, 按照金属机械加工工艺人员手册表12-2，取毛坯的单边加工余量 Z=2mm, 铸件尺寸精度等级为9，固偏差为 0.5 。(2半精铣加工余量 : 单边为Z=0.5mm见简明机械加工工艺手册表1-精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用22），加工精度等级为IT11。(3粗铣加工余量：单边为 =2-0.5=1.5mm, 分两次走刀，固每次加工量为 Z= /2=0.75mm, 加工精度等级为 IT12。加工余量计算表 零件尺寸 28）工序加工余量 单边）工序尺寸半精铣 0.5mm28mm 粗铣确定主要切削用量及基本工时工序 2，3 粗铣，半精铣 40 两端面。选用机床： X52K立式铣床。1粗铣 40 孔的右端面零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册简称简明手册）表11-21 和表 12-22 ，取铣刀直径d=125mm ，粗齿， z=20 齿。由于粗铣加工单边余量为2mm ，小于 5mm ，故铣削宽度 =2mm 。查 机 械 加 工 工艺 人 员 手 册 简称 工艺 手 册 ）表11-69可知 ，=0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺手册表14-77, 取 u=38m/min则： =1000u/d =96r/min ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用根据机床使用说明书，查表3.29 ，取主轴实际转速=100r/min, 则实际切削速度=d/1000=39.27 查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量= /Z=0.1025(mm/Z 切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm 。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= L0 L1L2）/= 2半精铣 20 孔两端面选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20 齿。由于加工余量 0.5mm ，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度=0.5mm 查工艺手册表14-69，f=0.06 0.12mm/齿, 取 f=0.08mm/z 查工艺手册表14-77，取 U=45m/min,则=1000u/d=114.6(r/min 根据机床使用说明书 , 查表 3.29, 取主轴转速=125r/min, 则实际切削速度 Uc=d/1000=49(m/min 当=125r/min 时, 工作合每分钟进给量为=fz=0.08 20125=200(mm/min查机床使用说明书, 取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为=/z=205/(20 125=0.082(mm/z 切削工时 : 由粗铣加工可知 , 刀具行程为 L0L1L2，则机动工时为= L0L1L2）/= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用工序 4 粗铣，半精铣 20 凸台面。选用机床： X52K立式铣床。1粗铣 20 凸台面零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册简称简明手册）表11-21 和表 12-22 ，取铣刀直径d=120mm ，粗齿， z=20 齿。由于粗铣加工单边余量为1.5mm ，小于 5mm ，故铣削宽度=1.5mm 。查 机 械 加 工 工艺 人 员 手 册 简称 工艺 手 册 ）表11-69可知 ，=0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺手册表14-77, 取 u=38m/min则 =1000u/d =100r/min ）根据机床使用说明书，查表3.29 ，取主轴实际转速=100r/min, 则实际切削速度=d/1000=37.68 查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量= /Z=0.1025(mm/Z 切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=1.5mm,超出长度L2=2 mm 。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= L0 L1L2）/= 2半精铣 20 凸台面选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=120mm,z=20 齿。由 于 加 工 余 量0.5mm ， 经 查 手 册 ， 只 需 一 次 半 精 铣 ， 故 铣 削 宽 度=0.5mm 。查工艺手册表14-69，f=0.06 0.12mm/齿, 取 f=0.08mm/z 查工艺手册表14-77，取 U=45m/min,则=1000u/d=119.4(r/min 根据机床使用说明书 , 查表 3.29, 取主轴转速=125r/min, 则实际切削速度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用Uc=d/1000=47.1(m/min 当=125r/min 时, 工作合每分钟进给量为=fz=0.08 20125=200(mm/min查机床使用说明书, 取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为=/z=205/(20 120=0.085(mm/z 切削工时 : 由粗铣加工可知 , 刀具行程为 L0L1L2，则机动工时= L0 L1L2）/= 工序 5 粗铣，半精铣杠杆尾部槽。选用机床：X52K立式铣床。1粗铣杠杆尾部槽零 件材 料为球 墨铸铁QT50-1.5， 选用高 速钢 直齿三 面刃 铣刀 ，直 径d=100mm ，宽度为 8mm ，Z=20，粗齿。查工艺手册表11-69 可知， =0.060.12mm/z, 取=0.08mm/齿。查工艺手册表14-77, 取 u=38m/min则 =1000u/d =100038/100）=120.9r/min ）根据机床使用说明书，查表3.29 ，取主轴实际转速=125r/min, 则实际切削速度=d/1000=100125）/1000=39.27 查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量= /Z=205/ 切削工时：查工艺手册表15-14 ，切入长度L1=1.5mm,超出长度L2=3.0mm 。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= L0 L1L2）/= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用2 半精铣杠杆尾部槽选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径d=100mm ，宽度为 8mm ，Z=20，细齿。半精铣的单边切削宽度a =0.5mm 。查工艺手册表14-69，f=0.06 0.12mm/齿, 取 f=0.06mm/z。查工艺手册表14-77，取 U=45m/min,则=1000U/d=100045/ 根据机床使用说明书, 查表 3.29, 取主轴转速=125r/min, 则实际切削速度 Uc=d/1000=39(m/min 当=125r/min 时, 工作合每分钟进给量为=fz=1=0.0612520=150(mm/min查机床使用说明书, 取刀具实际进给速度为=166 mm/min,则实际进给量为=/z=166/(20 125=0.0664(mm/z 切削工时 : 由粗铣加工可知 , 刀具行程为 L0L1L2，则机动工时为= L0L1L2/= 工序 6 扩，粗铰，精铰 20孔。选用机床： Z550立式钻床。1. 扩20孔选用高速钢扩钻 ,d=20mm.，单边切削深度a =0.9mm 。根据有关资料介绍 , 利用扩钻进行扩孔时 , 其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为F=(1.2 1.8f 钻U=(1/2 1/3U 钻式中, f钻、 U钻- 加工实心孔的切削用量。现已知：f 钻=0.5mm/r 简明手册 U 钻=0.35m/s=21m/min 简明手册并令f=1.5f钻=1.50.5=0.75 (mm/r 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用U=0.4U钻=0.4 21=8.4 (mm/min n =1000u/d=10008.4/( 20=133.76(r/min 按机床使用说明书取n =140r/min, 所以实际切削速度为U=d n/1000=20140/1000=8.79(m/min 切削工时：查工艺手册表15-8 可得 ,L1=11.5mm,L2=3mm, 则扩钻 20孔的机动工时为T =(L+L1+L2/f n=(66+11.5+3/(0.75140=0.77(min 2. 粗铰19.94 孔选用硬质合金铰刀 ,d=19.94mm，单边切削深度 a =Z/2=0.14/2=0.07mm。查工艺手册表14-60 ，f=12mm/r，按机床使用说明书取f=1mm/r。查工艺手册表14-60 ，取 U=45m/min,则 n=1000u/d=100045/( 19.94=718(r/min 按机床使用说明书取n =680r/min, 所以实际切削速度为： U=d n/1000=19.94 680/1000=42.60(m/min 切削工时：查工艺手册得L1=1.10mm,L2=22mm, 则粗铰 19.94 孔的机动工时为T =(L+L1+L2/f n=(66+1.10+22/(1 680=0.139(min 3. 精铰20H7孔选用硬质合金铰刀 ,d=20H7mm ，单边切削深度a =z/2=0.06/2=0.03mm 。查工艺手册表14-60 ，按机床使用说明书取f=1mm/r。查工艺手册表14-60 ，取 U=60m/min,则 n=1000u/d=100060/( 20=954.9(r/min 按机床使用说明书取n =960r/min, 所以实际切削速度为U=d n/1000=20960/1000=60.3(m/min 切削工时：查工艺手册得L1=1.05mm,L2=22mm, 则精铰 20H7mm 孔的机动工时为T =(L+L1+L2/f n=(66+1.05+22/(1.0960=0.093(min 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用工序 7 锪20孔倒角。选用机床： Z550立式钻床。1. 锪20H7mm 孔两端倒角 145选用 90锥面锪钻 ,d=25mm 。查 工 艺手 册表14-48 ， f=0.10 0.15mm/r, 按机床 试 用 说明书 取f=0.13mm/r 。为 了 缩 短 辅 助 时 间 ， 取 锪 沉 头 孔 的 主 轴 转 速 与 铰 孔 相 同 ， 即n=960r/min 。工序 9 钻，粗铰，精铰 12H7 孔。选用机床： Z550立式钻床。1. 钻11.8 孔选用高速钢麻花钻 ,d=7.8mm，单边切削深度a =d/2=7.8/2=3.9mm。查 简 明手 册表11-10 ， f=0.22 0.26mm/r, 按机床 试 用 说明书 取f=0.22mm/r 。查简明手册表11-12 ，取 U=0.2m/s=12m/min, 则 n=1000u/d=100012/( 11.8=489.7(r/min 按机床使用说明书取n =545r/min, 所以实际切削速度为 U=d n/1000=11.8 545/1000=13.36(m/min 切削工时：查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm, 则钻11.8 孔的机动工时为T =2(L+L1+L2/f n=2(30+3.4+1.0/(0.22545=0.57(min2. 粗铰 11.96 孔选用高速钢铰刀 ,d=10.96mm，单边切削深度a =z/2=0.16/2=0.08mm 。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r 。查简明手册表11-19 ，取 U=0.22m/s=13.2m/min, 则 n=1000u/d=100013.2/( 11.96=527.85(r/min 按机床使用说明书取n =545r/min, 所以实际切削速度为 U=d n/1000=11.96 545/1000=13.63(m/min 切削工时：查工艺手册得L1=1.08mm,L2=11mm, 则粗铰 12H7 孔的机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用动工时为T=2(L+L1+L2/f n=2(30+1.08+11/(0.81545=0.191(min3. 精铰 12H7孔选用高速钢铰刀 ,d=12H7mm ，单边切削深度a =z/2=0.04/2=0.02mm 。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.81mm/r 。查简明手册表11-19 ，取 U=0.278m/s=16.68m/min, 则 n=1000u/d=100016.68/( 8=663.68(r/min 按机床使用说明书取n =680r/min, 所以实际切削速度为U=d n/1000=8680/1000=17.1(m/min 切削工时：查工艺手册得L1=1.02mm,L2=11mm, 则精铰 8H7mm 两孔的机动工时为T=2(L+L1+L2/f n=2(30+1.02+11/(0.81680=0.153(min工序 10 M1 2 孔攻丝。选用机床： Z550立式钻床。以攻 M4mm 的螺纹底孔为例查工艺手册表11-49 ，选用M4 丝锥，螺距P=0.7mm ，则进给量f=0.7mm/r 。查工艺手册表11-94，取 U=6.8m/min,则 n =1000u/d=10006.8/( 4=541(r/min按机床使用说明书取n =490r/min,所以实际切削速度为 U=d n /1000= 4490/1000=6.16(m/min切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=1.4mm, 则攻 M4mm 螺纹孔的机动工时为T =(L+L1+L2/f n =(8+2+1.4/(0.7490=0.033(min三 、夹具设计为了提高劳动生产率，保证质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导教师的协商，决定设计钻3 孔专用夹具。本夹具将用于Z550立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。( 一)问题的提出本夹具主要用来钻孔，该工序要保证3 孔中心线与 20 孔中心线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用之间的夹角为45，因此夹具设计要能保证角度要求，另外还需考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。( 二)夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知 12 孔的设计基准是 20 孔的中心线，且此工序之前20 孔已加工好，所以可用长圆柱销小端面定位，以孔的设计基准为工艺基准，做到了基准统一。2. 切削力及夹紧力计算刀具为高速钢麻花钻， d=3mm 。F=9.81BZ=52 B=6 D=3=0.08 t=1.5 =F=9.81526201.996=16910.4N 切削力产生的最大转矩M=F L=16910.40.06=1014.62N.m 由摩擦力产生的转矩=f(R+r 所以需要夹紧力为=1014.62/0.25(0.016+0.010=15048.3N 由夹具设计手册表3-24 查的 M20螺栓的夹紧力为19070N ，大于所需夹紧力 15048.3N 故此夹具可安全工作。3夹具设计及操作的简要说明在夹具设计时 , 应该注意提高劳动生产率。因此, 一般情况下应首先着眼于机动夹紧而不用手动夹紧, 因为这是提高劳动生产率的重要途径。但在本工道工序中 , 采用手动夹紧的夹具的设计比较简单, 制造成本也不高, 而机动夹紧虽然可以提高劳动生产率, 但是夹具的设计相对过于复杂,制造成本较高 , 所以本道工序采用手动夹紧。( 三)夹具优缺点分析优点：在结构方面：该夹具结构比较简单，主体部分采用三角形设计，既满足加工孔所需的角度要求，又能实现良好的稳定性与刚度。在定位方面：该零件需完全定位，该夹具采用长圆柱销小端面和菱形削边销定位，前者限制5 个自由度，后者限制1 个自由度，共限制6 个自由精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用度，无过定位与欠定位，良好地满足了定位要求。在工艺性方面：该夹具上装有对刀块, 可使夹具在一批零件的 加 工之 前 很 好 地 对 刀 ( 与塞 尺 配 合 使用。缺点：首先：在钻模套支架部分我认为刚度不够，但是考虑到夹具体重量体积，暂时我还没想到改进的办法。另外：该夹具还可以改进，观察整个零件, 仅有这一个孔是非水平非竖直方向的，而仅为这一个孔设计夹具，考虑到国产车床的价格，在经济性方面显然比较差强人意，而在设计过程中我的设想是三角形结构都是活动的，由铰链连接，在不需要加工此孔时可以在竖直方向或水平方向上装夹，这样就可以一个夹具当做几个夹具用，在经济性和方便快捷性上就有所提高。当然这只是我不成熟的设想，在实用性方面还欠缺很多经验。零件图部分工序卡均见附图夹具体零件图夹具与零件装配图四、小结本次课程设计是在学完了机械制造装备设计基础课程，进行了生产实习之后的一个重要的实践环节，设计任务是：设计杠杆的机械加工工艺规程及工艺装备。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用本次的设计比以前的设计更接近现实生产，因为设计的零件是现实中存在并且已经在使用的，这对我的各方面的知识的掌握和融汇都有了更高的要求。做设计的这几天是考试之后，放暑假之前，天气最热的时候，每天辛苦的设计，让我体会到了做一名机械工艺设计师的辛苦。开始几天每天做的最多的事就是对着零件图想工艺流程和夹具结构，后来进入设计阶段每天做的最多的事就是查各种资料表格，计算各个数值。本设计几乎囊括了所有我上大学以来学到的机械方面的知识，并且注重知识的融会贯通和灵活运用，最终目的是培养能力。通过这次设计，我感觉我查阅资料的能力增长了，因为整个设计就是一个查表的过程，无查表不设计，在我经验还没到那种程度时，查表都是我主要要做的事，这为我以后的毕业设计乃至进入工作岗位打下基础。另外，与人沟通合作的能力也有所增长，当个人的能力无法解决时，团队的力量便体现了出来。在设计过程中，我遇到难题都会跟其他同学探讨交流，大家共同进步，这在今后的工作乃至人生中都是需要进一步学习的东西。最后，本次设计也培养了我的吃苦耐劳精神，同样为以后的学习工作生活打下基础。总之，这次设计使我受益匪浅。同时，我也认识到了在某些知识上的漏洞和不足，这将鞭策我今后更加努力地投入到学习中，学海无涯，不管今后是读研还是走上工作岗位，都要继续学习知识，不断充实自己。由于所学知识和能力有限，设计还有很多稚嫩和不足之处，请各位老师多多提点指正。五、参考文献1. 哈尔滨工业大学赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社 2000.10 2.清华大学王先逵主编机械制造工艺学第2 版机械工业出版社2006.1 3.蔡安江张丽等主编机械工程生产实习机械工业出版社2005.3 4. 大连理工大学冯辛安主编机械制造装备设计第二版机械工业出版社2005.12 5.上海柴油机厂工艺设备研究所编金属切削机床夹具设计手册机械工业出版社 1984.12 6.哈尔滨工业大学李益民主编机械制造工艺设计简明手册北京机械工业出版社 1994 7.艾兴肖诗纲主编切削用量简明手册北京机械工业出版社1994 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用8. 廖念钊等主编互换性与技术测量第五版北京中国计量出版社2007.6 9.赵如福主编金属机械加工工艺人员手册第三版上海科学技术出版社1990.10 10. 崇凯主编 机械制造技术基础课程设计指南化学工业出版社 2006.12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页